工業(yè)尾氣處理主要步驟是脫硝、脫硫和除塵,由于尾氣處理作為一個(gè)整體的系統(tǒng),其煙氣流通過(guò)程中必然帶來(lái)污染物或者副產(chǎn)物的傳遞,為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,就必須減少尾氣處理過(guò)程中對(duì)煙氣的影響,根據(jù)尾氣處理中污染物的處理原理和玻璃熔窯煙氣的特性,脫硝反應(yīng)主要受溫度、風(fēng)速和噴氨量決定。為了不影響脫硫和除塵,就必須對(duì)脫硝過(guò)程及其副產(chǎn)物嚴(yán)格控制。
1溫度
(1)還原反應(yīng)
玻璃窯爐尾氣脫硝主要是采用噴氨,氨水或液氨均可,主要反應(yīng)物是NH3作為還原劑,在溫度為300~400℃的范圍內(nèi),還原NOx的化學(xué)反應(yīng)方程式主要為:
(2)氧化反應(yīng)
當(dāng)溫度高于400℃,會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng),此時(shí)NOx的還原反應(yīng)受到抑制。
(3)副產(chǎn)物硫酸氫銨
SCR反應(yīng)器出口的氣相主體硫酸氫銨的凝結(jié)溫度為270~320℃。
硫酸氫銨具有黏性,與煙氣中的粉塵顆粒黏附在催化劑表面或者孔隙中,不易吹掃,造成催化劑部位壓差增加,催化劑表面活性降低。若具有黏附性的粉塵顆粒隨著煙氣進(jìn)入煙道,會(huì)吸附于煙道表面,腐蝕煙道設(shè)備,更嚴(yán)重的情況會(huì)對(duì)脫硫設(shè)備表面造成侵蝕,影響脫硫效果。
氣態(tài)下的硫酸氫銨的凝結(jié)溫度為270~320℃,因此,V2O5催化劑的最低運(yùn)行溫度不應(yīng)低于硫酸氫銨凝結(jié)的最低溫度,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,一般運(yùn)行溫度超過(guò)320℃,但是理論上一般不低于280℃即可。
(4)溫度對(duì)氮氧化物脫除率的影響
噴氨系統(tǒng)采用液氨或者氨水稀釋后與壓縮空氣混合噴射,相較于煙道溫度,氨水和壓縮空氣溫度偏低會(huì)對(duì)煙道整體溫度產(chǎn)生影響,一般玻璃窯爐脫硝入口溫度為380~400℃,氨水和壓縮空氣在滿負(fù)荷噴射情況下,按照煙氣比例進(jìn)行混合,對(duì)煙道整體溫度影響不大,一般情況下會(huì)使煙道整體溫度降低約3℃。
SCR反應(yīng)過(guò)程中,氮氧化物的脫除率與溫度有關(guān)(圖1),但在溫度為373℃、氨氮摩爾比為1、空速比25×10-3Nm3/(g˙h)條件下,氮氧化物的脫除率與氮氧化物的濃度沒有直接的關(guān)系(圖2),氧含量大于1時(shí)對(duì)氮氧化物脫除率的影響比較小(圖3)。本文研究的是玻璃窯,氧含量一般大于6%,此處的氧含量是參與化學(xué)反應(yīng)的氧氣,與漏風(fēng)率沒有關(guān)系,也不涉及煙氣體積、壓強(qiáng)、溫度等變化。
圖1溫度對(duì)氮氧化物脫除率影響
圖2氮氧化物濃度對(duì)氮氧化物脫除率影響
圖3氧含量對(duì)氮氧化物脫除率影響
(5)結(jié)論
V2O5催化劑的活性主要集中在340~380℃,SCR脫硝反應(yīng)效率達(dá)到最高約90%;氨水和壓縮空氣對(duì)煙道煙氣造成一定影響,再加上環(huán)境溫度與漏風(fēng)率;整體溫度會(huì)降低約4℃。因此提出SCR脫硝反應(yīng)器進(jìn)口溫度應(yīng)集中在350~390℃。
2SO2/SO3轉(zhuǎn)化率變化
為了實(shí)現(xiàn)SO2/SO3轉(zhuǎn)化率控制在1%之內(nèi),把氨逃逸控制在3×10-6,控制催化劑V2O5的比例,這樣能有效控制硫酸氫銨的產(chǎn)生。
在400℃左右,催化劑的催化效率比較高,SO2/SO3平衡轉(zhuǎn)化率大于99%,此時(shí)O2、SO2、SO3含量達(dá)到一個(gè)化學(xué)平衡狀態(tài),沒有其他化學(xué)反應(yīng)參與的情況下,其含量基本不變,如果噴氨量過(guò)大,會(huì)發(fā)生公式(7)反應(yīng),造成SO3含量降低,化學(xué)平衡將會(huì)打破,SO2轉(zhuǎn)化SO3速度加快,式(7)反應(yīng)會(huì)持續(xù)進(jìn)行,硫酸氫銨大量產(chǎn)生,會(huì)給管道和后期脫硫、布袋除塵造成大量黏性粉塵,降低煙氣治理能力。